这篇文档是一篇于2021年4月发表于*Nature Reviews | Immunology*期刊的综述文章,题为“Glucocorticoids in T cell development, differentiation and function”,作者为Matthew D. Taves和Jonathan D. Ashwell,均来自美国国立卫生研究院(NIH)国家癌症研究所(NCI)癌症研究中心的免疫细胞生物学实验室。该文系统地总结了内源性糖皮质激素(Glucocorticoids, GCs)在T细胞生命周期的各个阶段——从胸腺发育到外周分化和功能——所扮演的复杂且精细的调控角色,挑战了以往认为GCs仅是免疫抑制剂的传统观点。
论文核心论点一:内源性GCs是T细胞发育的“雕刻师”,通过旁分泌信号优化T细胞受体(T Cell Receptor, TCR)库。 传统的观点认为,胸腺萎缩和胸腺细胞凋亡主要由应激诱导的肾上腺GCs引起。然而,本文指出,在胸腺微环境中,胸腺上皮细胞(Thymic Epithelial Cells, TECs)能够从头合成GCs,形成局部高浓度的旁分泌信号。这一发现至关重要。研究证据表明,在TEC中特异性敲除GC合成关键酶Cyp11b1的小鼠(Cyp11b1*foxn1-cre*),其胸腺细胞中GC诱导基因的表达水平显著降低,程度与胸腺细胞特异性敲除糖皮质激素受体(Glucocorticoid Receptor, GR)的小鼠(GR*lck-cre*)相当。这证实了TECs是胸腺内GCs的主要来源。重要的是,这种局部产生的GCs并非均匀作用,而是精准靶向那些正在经历抗原信号刺激(即正在经历选择)的CD4+CD8+双阳性(Double-Positive, DP)胸腺细胞,特别是其中TCR表达水平高的细胞亚群。在这些细胞中,GC信号通过其受体GR,拮抗由强TCR信号触发的负选择(Negative Selection)程序。具体机制包括:GC-GR复合物能直接与促凋亡核受体Nur77相互作用并抑制其活性;同时抑制另一种促凋亡蛋白Helios的上调。因此,GCs的作用是将正选择(Positive Selection)与负选择的亲和力阈值边界向右推移,使得一些具有中等亲和力TCR的胸腺细胞免于凋亡,从而被正选择。其结果是,内源性GCs参与塑造了一个更具反应性的、优化的初始T细胞库。缺乏胸腺GC信号或GR的小鼠,其TCR库发生改变,并且针对感染或同种异体抗原的T细胞应答能力减弱。
论文核心论点二:内源性GCs是T细胞功能的“双重调节器”,兼具抑制与增强作用,其效果具有亚群特异性和背景依赖性。 长期以来,对GCs免疫作用的理解主要基于使用超生理剂量外源性GCs(如地塞米松)的临床和实验观察,结论是广泛免疫抑制。本文则强调,生理波动和应激升高的内源性GCs对T细胞功能的影响是多元的。 * 抑制作用具有层次性: GCs对不同的辅助性T细胞(T helper, Th)亚群的分化和功能抑制强度不同,从而“塑造”免疫应答的类型。GCs强烈抑制Th1细胞反应(抑制IL-12/IFN-γ信号、T-bet表达和IFN-γ产生),中度抑制Th2细胞反应(部分抑制GATA3活性和相关细胞因子),但对产生IL-17的Th17细胞反应则相对允许甚至促进(上调IL-1/TGF-β受体、与IL-6协同增强STAT3信号、增加RORγt表达)。此外,GCs明确促进调节性T细胞(Regulatory T cells, Tregs)的分化和功能(上调Foxp3、IL-10和TGF-β受体)。这种差异抑制的层次结构,意味着内源性GCs在抑制过度炎症(Th1主导)的同时,可能允许或促进某些屏障免疫(Th17)和调节性(Treg)应答。 * 增强作用体现在预备与记忆形成: GCs对免疫应答也有积极的“预备”和“优化”作用。首先,GCs通过上调IL-7受体(IL-7Rα),进而诱导CXCR4的表达,从而驱动T细胞的定向迁移。在昼夜节律(早晨高峰)或急性应激时,升高的GCs促使T细胞从血液循环归巢至CXCL12高表达的次级淋巴器官。这被认为是一种适应性机制,在机体活跃、接触病原风险高的时期,将T细胞集中在抗原暴露和免疫启动的场所,从而优化免疫监视和应答启动。实验证明,在GC水平高的活跃期(小鼠黑暗期)感染,产生的抗原特异性T细胞数量是睡眠期的两倍以上。其次,在免疫应答后期,GC信号对于记忆性T细胞的分化和存活至关重要。GR是记忆T细胞转录程序的核心驱动因子。GCs通过诱导IL-7Rα和抗凋亡蛋白Bcl-2,促进记忆前体细胞的分化并保障其长期存活。同时,GCs通过抑制低亲和力TCR克隆的扩增,起到“修剪”作用,使得最终进入记忆池的主要是高亲和力的T细胞克隆,从而优化了记忆T细胞库的质量。
论文核心论点三:GCs通过多层次的合成与信号机制,实现精准的时空调控。 本文详细阐述了GCs发挥上述复杂功能的分子与系统生物学基础。 * 合成与运输的多层次性: GCs不仅由肾上腺合成并内分泌至全身,还能在胸腺、肠道、皮肤等局部组织原位合成,以旁分泌或自分泌方式发挥作用。血液循环中的GCs大部分与皮质类固醇结合球蛋白(Corticosteroid-Binding Globulin, CBG)结合,仅少量游离部分具有生物活性,这种结合状态缓冲并精细调节了靶组织的GC暴露水平。 * 受体与信号通路的多样性: GR是介导GC作用的主要受体,其存在多种剪接变体(如GRα, GRβ)和翻译起始变体,具有不同的转录活性,贡献了细胞特异性反应。配体结合后,GR既可通过与基因组上的糖皮质激素反应元件(Glucocorticoid Response Elements, GREs)结合直接调控基因转录,也可通过“拴系”机制与NF-κB、AP-1等其他转录因子相互作用,抑制其活性。此外,还存在非基因组(快速)信号通路,如膜相关GR激活MAPK/PI3K磷酸化级联反应。这些机制共同使GR能够调控一个细胞中多达20%的基因表达。 * 组织与细胞特异性: 细胞对GC的反应还受到共调节蛋白、转录后修饰以及局部酶(如将无活性GC代谢物转化为活性GC的11β-HSD1)的调节,最终形成高度异质性的组织与细胞特异性反应。
论文的意义与价值: 本文是一篇极具影响力的综述,其重要性在于它提供了一个关于内源性GCs与T细胞免疫相互作用的崭新且全面的框架。它将GCs从传统观念中的“免疫系统刹车片”,重新定义为免疫系统的“精密调谐师”。这一范式转变深化了我们对神经内分泌系统与免疫系统对话(神经免疫内分泌网络)的理解。文章阐明,GCs通过在不同时间(发育早期、昼夜节律、应激时)、不同地点(胸腺、淋巴器官、外周组织)以及对不同细胞亚群(不同T细胞亚群、不同发育阶段胸腺细胞)施加差异化的调控,共同确保免疫系统既保持高效的反应性,又具备严格的自我耐受性和记忆能力,从而实现“免疫适应性”。这一认识对于理解自身免疫病、慢性炎症、感染免疫、肿瘤免疫以及应激相关免疫疾病的发生机制具有重要理论价值。同时,它也提示在临床使用外源性GCs进行治疗时,需要考虑其与内源性GCs系统在作用模式上的差异,并为开发更具靶向性、副作用更小的免疫调节策略提供了新的思路。